Magnesiumaluminiumspinel (MgAl2O, MgO·Al2Oor MA) heeft superieure mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen, uitstekende afpelweerstand en corrosieweerstand. Het is het meest typische hogetemperatuurkeramiek in het Al2O-MgO-systeem. De preferentiële groei van calciumhexaaluminaat (CaAl12O19, CaO·6AlO of CA6) kristalkorrels langs het basale vlak zorgt ervoor dat deze uitgroeien tot bloedplaatjes- of naaldmorfologie, wat de taaiheid van het materiaal aanzienlijk kan verbeteren. Calciumdialuminaat (CaAlO of CaO·2Al203, CA2) heeft een lage thermische uitzettingscoëfficiënt. Wanneer CAz wordt gemengd met andere materialen met een hoog smeltpunt en een hoge uitzettingscoëfficiënt, kan het goed bestand zijn tegen schade veroorzaakt door thermische schokken. Daarom hebben MA-CA-composieten uitgebreide aandacht gekregen als een nieuw type keramisch materiaal voor hoge temperaturen in de hoge-temperatuurindustrie vanwege de uitgebreide eigenschappen van CA6 en MA.
In dit artikel werden MA-keramiek, MA-CA2-CA keramische composieten en MA-CA keramische composieten bereid door sinteren in de vaste fase bij hoge temperatuur, en werd de invloed van mineralisatoren op de eigenschappen van deze keramische materialen bestudeerd. Het versterkende mechanisme van mineralisatoren op de prestaties van keramiek werd besproken en de volgende onderzoeksresultaten werden verkregen:
(1) De resultaten toonden aan dat de bulkdichtheid en buigsterkte van MA-keramische materialen geleidelijk toenamen met de toename van de sintertemperatuur. Na 2h sinteren bij 1600 waren de sinterprestaties van MA-keramiek slecht, met een stortdichtheid van 3,17 g/cm3 en een buigsterktewaarde van 133. 31 MPa. Met de toename van de mineralisator Fez03 nam de bulkdichtheid van MA-keramische materialen geleidelijk toe en nam de buigsterkte eerst toe en vervolgens af. Toen de toegevoegde hoeveelheid 3 gew. %, de buigsterkte bereikte de maximale 209. 3MPa.
(2) De prestaties en fasesamenstelling van MA-CA6-keramiek houden verband met de deeltjesgrootte van CaCO- en a-AlO-grondstoffen, de zuiverheid van a-Al2O3, de synthesetemperatuur en de houdtijd. Door CaCO met een kleine deeltjesgrootte en a-AlzO3 met hoge zuiverheid als grondstoffen te gebruiken, heeft het gesynthetiseerde MA-CA6-keramiek, na sinteren bij 1600 ℃ en 2 uur vasthouden, een grote buigsterkte. De deeltjesgrootte van CaCO3 speelt een belangrijke rol bij de vorming van de CA-fase en de groei en ontwikkeling van kristalkorrels in MA-CA6 keramische materialen. Bij hoge temperatuur zal de onzuiverheid Si in a-Alz0 een voorbijgaande vloeibare fase vormen, waardoor de morfologie van CA6-korrels evolueert van bloedplaatjes naar gelijkassig.
(3)Het effect van de mineralisatoren ZnO en Mg(BO2)z op de eigenschappen van MA-CA-composieten en het versterkingsmechanisme werden onderzocht. Het is gebleken dat de vaste oplossing (Mg-Zn)AI2O4 en de boorhoudende vloeibare fase gevormd door de mineralisatoren ZnO en Mg(BO2)z de korrelgrootte van MA kleiner maken en het gehalte aan MA groter. Deze dichte fasen zijn bedekt met microkristallijne MA-deeltjes om regionaal verspreide dichte lichamen te vormen, wat leidt tot de transformatie van CA6-korrels in gelijkassige korrels, waardoor de verdichting van MA-CA-keramische materialen wordt bevorderd en de buigsterkte ervan wordt verbeterd.
(4)Door analytisch zuiver Al2O te gebruiken in plaats van a-AlzO, werden MA-CA2-CA keramische composieten gesynthetiseerd uit analytisch zuivere grondstoffen. De effecten van de mineralisatoren SnO₂ en HBO op de fysische en mechanische eigenschappen, microstructuur en fasesamenstelling van de composieten werden bestudeerd.
De resultaten laten zien dat een vaste oplossing en een boorhoudende tijdelijke vloeibare fase in het keramische materiaal verschijnen na toevoeging van de mineralisatoren SnO2 en H2BO; respectievelijk zorgt het ervoor dat de CA2-fase verandert naar de CA-fase en versnelt het de vorming van MA en CA6, waardoor de sinteractiviteit van het keramische materiaal wordt verbeterd. De dichte fase gevormd door de overmaat Ca maakt de binding tussen MA- en CA6-korrels strak, wat de mechanische eigenschappen van keramische materialen verbetert
Posttijd: 29 augustus 2023